CN111566507A - 扫描激光雷达中的地形自适应脉冲功率 - Google Patents

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Abstract

本公开关于涉及光检测和测距(LIDAR或激光雷达)***的***和方法。即，示例方法包括使LIDAR***的光源沿着发射矢量发射光。该方法还包括调整发射的光的发射矢量并确定发射矢量的仰角分量。该方法还包括基于所确定的仰角分量动态调整发射的光的每脉冲能量。示例***包括载具和耦合到载具的光源。光源被配置成沿着发射矢量朝向载具的环境发射光。该***还包括控制器，该控制器可操作以确定发射矢量的仰角分量，并基于所确定的仰角分量来动态调整发射的光的每脉冲能量。

Description

扫描激光雷达中的地形自适应脉冲功率
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年9月28日提交的美国专利申请第16/145，647号的权益，其内容通过引用结合于此。
背景技术
除非本文中另有说明，否则本部分中描述的材料不是本申请中权利要求的现有技术，并且不会通过被包括在本部分中而被认为是现有技术。
光探测和测距(Light Detection and Ranging，LIDAR或激光雷达)***将光发射到环境中，以便基于从那些物体反射的发射光来确定关于物体的信息。LIDAR的范围和灵敏度从根本上受到发射到环境中的能量的量的限制。也就是说，增加每个光脉冲或连续光信号的能量的量通常使得能够在更长的距离上明确地检测物体。然而，激光发射本身受到限制可取得的激光发射的激光安全考虑以及限制其平均光脉冲功率的激光光源的操作参数的限制。
传统的LIDAR***可以在+/-7度(俯仰角)的标称垂直角度范围内扫描激光。在离LIDAR***100米的距离处，这样的角度范围可以扫描大约24米高的垂直范围。在许多情况下，半自动或全自动载具不需要在如此大的垂直范围内检测物体。因此，希望更高效地将光能分配到LIDAR***的环境中。
发明内容
本公开总体上涉及光检测和测距(LIDAR)***，其可以被配置成获得关于环境的信息。这种LIDAR设备可以在载具中实施，诸如自动和半自动汽车、卡车、摩托车以及能够在它们各自的环境中移动的其他类型的载具。
在第一方面，提供了一种***。该***包括载具和耦合到载具的光源。光源被配置成朝向载具的环境发射至少一个光脉冲。该***还包括控制器，该控制器可操作来确定至少一个光脉冲的发射矢量，确定发射矢量的仰角分量，并基于所确定的仰角分量动态调整后续光脉冲的每脉冲能量(per pulse energy)。
在第二方面，提供了一种方法。该方法包括使光检测和测距(LIDAR)***的光源沿着发射矢量发射光。该方法包括根据扫描模式(pattern)调整发射的光的发射矢量。该方法还包括确定发射矢量的仰角分量。该方法还包括基于所确定的仰角分量来动态调整发射的光的能量。
通过阅读以下详细描述，并参考适当的附图，本领域普通技术人员将明白其他方面、实施例和实现方式。
附图说明
图1示出了根据示例实施例的***。
图2A示出了根据示例实施例的光发射场景。
图2B示出了根据示例实施例的光发射场景。
图3示出了根据示例实施例的载具。
图4示出了根据示例实施例的感测***。
图5A示出了根据示例实施例的感测场景。
图5B示出了根据示例实施例的感测场景。
图5C示出了根据示例实施例的感测场景。
图5D示出了根据示例实施例的感测场景。
图6示出了根据示例实施例的方法。
具体实施方式
本文描述了示例方法、设备和***。应当理解，词语“示例”和“示例性的”在本文用来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不一定被解释为优于或益于其他实施例或特征。可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变，而不脱离本文呈现的主题的范围。
因此，本文描述的示例实施例并不意味着是限制性的。如本文一般描述并在附图中示出的，本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都是本文所预期的。
此外，除非上下文另有暗示，每个图中示出的特征可以彼此结合使用。因此，在理解并非所有示出的特征对于每个实施例都是必要的情况下，附图通常应被视为一个或多个总体实施例的组成方面。
I.概览
在示例实施例中，LIDAR***可以基于局部地形和/或发射矢量的仰角来动态调整发射的光的每脉冲能量。因此，LIDAR***可以更有效和可控地向其环境发射激光功率。例如，这种LIDAR***可以在以对应于路面处和路面上方几米的仰角扫描时提供更高能量的激光脉冲。此外，LIDAR***可以以其他仰角或发射矢量(诸如预期朝向载具附近的物体(例如，地面或另一种类型的近距离物体)发射光的那些的)提供更低能量的激光脉冲。
以这种方式，LIDAR***可以在其环境中更有效地分配光能，同时在与激光分类和激光光源的操作限制相关的时间尺度上保持相同或相似的平均功率。
本公开的一些实施例可以包括在仰角(俯仰角)和偏航角两者进行机械扫描的LIDAR***。然而，应当理解，本文描述的***和方法可以应用于具有动态可控扫描并且也可以基于激光发射功率的平均量进行激光安全分类的任何LIDAR***。
II.示例***
图1示出了根据示例实施例的***100。***100包括载具110和耦合到载具110的光源120。光源120被配置成沿着发射矢量130朝向载具110的环境160发射光。在一些实施例中，发射的光可以包括多个光脉冲。附加地或替代地，光源120可以发射作为连续光束的发射的光。在一些实施例中，光源120可以包括光纤激光器，该光纤激光器可操作以发射具有905纳米或1550纳米波长的光。应当理解，其他类型的光发射器设备和/或发射波长也是可能的，并且在本文也是可以预期的。
在一些实施例中，***100可以包括光检测和测距(LIDAR)***。在这种情况下，光源120可以代表LIDAR***的元件。在一些实施例中，***100可以作为自动或半自动载具(诸如下面参考图3所示和描述的载具300)的感测***的一部分而被结合。
回到图1，如本文所述，发射矢量130可以表示从光源120发射的光的大小和方向。作为示例，从光源120发射的光的方向可以基于参考平面，该参考平面可以包括水平面和/或与地面的至少一部分相对应和/或平行的平面。在一些实施例中，发射矢量130可以包括仰角分量和偏航角分量。在这种情况下，仰角分量基于从光源120发射的光的方向和参考平面之间的角度差可以包括正或负角度值。此外，偏航角分量基于从光源120发射的光的方向和载具的前方或载具的行进方向中的至少一个之间的角度差可以包括例如正角度值或负角度值。
光源120可以包括脉冲发生器电路122，脉冲发生器电路122可以被配置成提供电流脉冲，以便使光源120发射光脉冲。在示例实施例中，脉冲发生器电路122可以包括一个或多个场效应晶体管(FET)。例如，脉冲发生器电路122可包括多个GaN FET，其可操作来控制从光源120发射的光的一个或多个特性。例如，可控特性可以包括脉冲持续时间、脉冲功率等。
附加地或替代地，光源120可以包括电源124。电源124可以为光源120提供适当的操作条件(例如，供应电压/电流)。在一些情况下，电源124可以操作来控制激光功率放大器和/或种子激光器的一个或多个特性。在一些实施例中，电源124可以操作来调整光源120发射的光的平均能量和/或波长。
***100还包括控制器150。控制器150可以包括车载计算机、外部计算机或移动计算平台，诸如智能电话、平板设备、个人计算机、可穿戴设备等。附加地或替代地，控制器150可以包括或连接到远程计算机***，诸如云服务器网络。在示例实施例中，控制器150可以被配置成执行本文描述的一些或所有方法块或步骤。
控制器150可以包括一个或多个处理器152和至少一个存储器154。处理器152可以包括例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。本文预期了被配置成执行软件指令的其他类型的处理器、计算机或设备。存储器154可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如但不限于只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；非易失性随机存取存储器(例如闪存)、固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器(HDD)、光盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、读/写(R/W)CD、R/W DVD等。
控制器150的一个或多个处理器152可以被配置成运行存储在存储器154中的指令，以便执行本文描述的各种操作。
附加地或替代地，控制器150可以包括可操作来执行本文描述的各种操作的电路(例如，同步数字电路)。例如，电路可以包括发射表(shot table)。电路的其他功能(例如，读取和排序)可以由同步数字逻辑电路来执行。在一些实施例中，电路及其操作可以用Verilog或另一种硬件描述语言来指定。在这种情况下，控制器150不需要包括处理器。
在一些实施例中，由控制器150执行的操作可以包括确定至少一个光脉冲和/或相应光源120的发射矢量130。在一些示例中，发射矢量130可以基于光源120相对于环境的位置和/或方位来确定。
控制器150执行的操作包括确定发射矢量130的仰角分量。作为示例，确定发射矢量130的仰角分量可以包括计算发射矢量130在参考平面和/或参考轴上的矢量投影的长度。确定发射矢量130的仰角分量的其他方式是可能的并且被预期。
控制器150执行的操作可以包括基于所确定的仰角分量动态调整一个或多个后续光脉冲的每脉冲能量。
在一些实施例中，光源120可以被配置成根据期望的扫描路径以扫描模式发射光。在这种情况下，控制器150可以操作来根据扫描模式和期望的扫描路径来调整发射的光的发射矢量130。在这种情况下，控制器150可以根据扫描模式的各个部分和期望的扫描路径来动态调整所提供的发射光的能量。例如，对于对应于小于阈值角度(例如，零度仰角)或平面的仰角分量的期望扫描路径的部分，控制器150可以提供具有第一能量的发射的光。在这种情况下，对于对应于大于阈值角度的仰角分量的期望扫描路径的部分，控制器150可以提供具有第二能量的发射的光。
虽然上述示例包括阈值角度，但是应当理解，当控制器150动态调整从光源120发射的光的能量时，可以考虑其他角度阈值、角度范围、空间区域和/或目标位置。
在一些实施例中，控制器150可操作以还基于点云数据、地图数据、图像数据、物体数据、回射器位置数据、一天中的时间、环境光状况、太阳位置、载具110的姿态、载具110的航向(heading)或载具110的操作状况中的至少一个来动态调整发射的光的能量。例如，可以安全地提供给人类对象(例如，行人)的光脉冲的有效“剂量(dose)”可能取决于人类对象的瞳孔扩张，而瞳孔扩张又可能受到诸如一天中的时间或环境照明状况的因素的影响。特别地，在黑暗状况下，与人的瞳孔可能更加收缩(例如瞳孔缩小)的明亮状况相比，人的放大瞳孔(例如瞳孔放大)可以将更大量的给定光脉冲发送到人的视网膜。
在其他示例中，控制器150可以基于环境160中的物体的位置或类型来调整发射的光的能量。例如，如果另一载具在与载具110相同的道路内，则可以提供相对更高能量的发射的光，以便在扫描范围内保持对另一载具的肯定识别。但是，如果观测到道路标志(例如，停车标志、人行横道标志等)或其他类型的静态物体时，朝向这种物体发射的后续光可以被提供有相对更低的能量。根据其他这样的“优先级”或“感兴趣区域”来调整发射的光的能量值是可能的，并且在本文中被预期。
如上所述，回射器可以代表环境160中的物体，其将发射的光的高于平均的部分反射回***100。在某些情况下，回射器可以通过使检测器饱和或在***中引入串扰干扰来暂时“遮蔽(blind)”LIDAR***。为了减少这些影响，控制器150可以减少提供给具有已知回射器的位置的发射的光的能量。例如，控制器150可以朝向回射器提供发射光，其能量为提供给环境中其他区域的光的能量的1/100或1/10。
在包括作为多个光脉冲发射的光的情况下，多个光脉冲可以包括在10皮秒到10纳秒之间的多个光脉冲中的至少一个光脉冲的脉冲长度。其他脉冲长度也是可能的，并且在本文中也被预期。
附加地或替代地，控制器150可操作来动态调整多个光脉冲中的至少一个光脉冲的脉冲能量。至少一个光脉冲的脉冲能量可以在10纳焦耳和10微焦耳之间。其他脉冲能量也是可以预期和可能的。在示例实施例中，控制器150可以通过调整光源120的脉冲发生器电路122和/或电源124中的至少一个来动态调整脉冲能量。动态调整脉冲能量的其他方式是可能的和预期的。
在一些实施例中，多个光脉冲的至少一部分的脉冲重复率在50千赫和1兆赫之间。其他脉冲重复率也是预期的和可能的。
在包括光源120为光纤激光器的实施例中，控制器150可操作用于通过调整种子激光器参数(例如，种子激光器能量)或泵浦激光器参数(例如，泵浦激光器能量)中的至少一个来动态调整发射的光的能量。在一些实施例中，光源120可以包括一个或多个激光二极管、发光二极管或其他类型的发光设备。在示例实施例中，光源120可以包括被配置成发射大约903纳米的波长的光的InGaAs/GaAs激光二极管。在一些实施例中，光源120包括激光二极管、激光棒或激光堆中的至少一个。附加地或替代地，光源120可以包括一个或多个主振荡器功率放大器(MOPA)光纤激光器。这种光纤激光器可以被配置成提供1550纳米或大约1550纳米的光脉冲，并且可以包括种子激光器和被配置成将种子激光放大到更高功率水平的一段有源光纤。然而，其他类型的发光设备、材料和发射波长也是可能的和预期的。
在一些实施例中，光源120被配置成沿着多个发射矢量朝向各自的目标位置发射光到环境中，以便提供期望的分辨率。在这种情况下，光源120可操作来沿着多个发射矢量发射光，使得发射的光与***100的外部环境160相互作用。
图2A和图2B示出了相应的光发射场景200和230。应当理解，虽然图2A和图2B包括直角坐标系，但是其他坐标系也是可能的，例如极坐标***。图2A示出了根据示例实施例的光发射场景200。场景200包括沿着发射矢量210a发射光(例如，光脉冲或连续光辐射)的光源120。发射矢量210a可以指向环境(诸如载具110的环境160)中的目标位置220a，如参考图1所示和所述。发射矢量210a可以表示为矢量212a和214a的和。
如图所示，矢量212a可以是发射矢量210a沿着载具110的行进方向或航向(在此示出为平行于x轴)的矢量投影。在这种情况下，矢量214a可以包括发射矢量210a沿着垂直于载具110的行进或航向的轴(在此示出为平行于z轴)的矢量投影。在一些实施例中，矢量212a和/或214a可用于确定发射矢量210a的仰角分量216a。如图2A所示，仰角分量216a可以包括相对于x-y平面的正角度值。
图2B示出了根据示例实施例的光发射场景230。场景230包括沿着发射矢量210b发射光(例如，光脉冲或连续光辐射)的光源120。发射矢量210b可以指向环境中(诸如载具110的环境160)的目标位置220b，如参考图1所示和所述。发射矢量210b可以表示为矢量212b和214b的和。
例如，矢量212b可以是发射矢量210b沿着载具110的行进方向或航向的矢量投影(这里示出为平行于x轴)。在这种情况下，矢量214b可以包括发射矢量210b沿着垂直于载具110的行进或航向的轴(在此示出为平行于z轴)的矢量投影。在一些实施例中，矢量212b和/或214b可用于确定发射矢量210b的仰角分量216b。如图2A所示，仰角分量216a可以包括相对于x-y平面的负角度值。
应当理解，虽然图2A和2B每个都示出了具有各自仰角分量的特定光发射场景，但是光源120可以在快速变化的方向上以及朝向各种目标位置发射光，以便扫描载具110的环境160。因此，仰角可以由控制器150实时地或在不同时间(例如，周期性地和/或响应于确定感兴趣的目标区域)连续地和动态地确定。
图3示出了根据示例实施例的载具。载具300可以包括一个或多个传感器***302、304、306、308和310。一个或多个传感器***302、304、306、308和310可以与传感器***410相似或相同，如下面参考图4所示和所述。作为示例，传感器***302、304、306、308和310可以包括发送块420。即，传感器***302、304、306、308和310可以包括LIDAR传感器，其具有相对于给定平面(例如，x-y平面)在一定角度范围内布置的多个光发射器设备。
传感器***302、304、306、308和310中的一个或多个可以被配置成围绕垂直于给定平面的轴(例如，z轴)旋转，以便用光脉冲照亮载具300周围的环境。基于检测反射的光脉冲的各个方面(例如，飞行的经过时间、偏振等)，可以确定关于环境的信息。
在示例性实施例中，传感器***302、304、306、308和310可以被配置成提供与载具300的环境内的物理物体相关的相应点云信息。虽然***100、载具300以及传感器***302和304被示出为包括某些特征，但是应当理解，在本公开的范围内，可以预期其他类型的***。
示例实施例可以包括具有多个光发射器设备的***。***可以包括LIDAR设备的发送块。例如，***可以是载具(例如，汽车、卡车、摩托车、高尔夫球车、飞行器、船等)的LIDAR设备，或者可以是其一部分。多个光发射器设备中的每个光发射器设备被配置成沿着相应的光束仰角发射光脉冲。如本文别处所述，相应的光束仰角可以基于参考角度或参考平面。在一些实施例中，参考平面可以基于载具的运动的轴。
虽然本文的某些描述和图示描述了具有多个光发射器设备的***，但是本文也预期具有更少光发射器设备(例如，单个光发射器设备)的LIDAR***。例如，由激光二极管发射的光脉冲可以可控地指向***的环境周围。光脉冲的发射的角度可以通过扫描设备(诸如，例如机械扫描镜和/或旋转电机)来调整。例如，扫描设备可以围绕给定轴往复运动地旋转和/或围绕垂直轴旋转。在另一个实施例中，光发射器设备可以朝向自旋棱镜(spinningprism mirror)发射光脉冲，这可以导致光脉冲基于棱镜在与每个光脉冲相互作用时的角度发射到环境中。附加地或替代地，扫描光学设备和/或其他类型的电光机械设备可以扫描环境周围的光脉冲。
在一些实施例中，如本文所述，单个光发射器设备可以根据可变发射时间表(shotschedule)来发射光脉冲和/或每次发射以可变的功率来发射光脉冲。也就是说，每个激光脉冲或发射的发射功率和/或定时可以基于发射的相应仰角。此外，可变发射时间表可以基于在距LIDAR***或距支持LIDAR***的给定载具的表面(例如，前保险杠)的给定距离处提供期望的垂直间隔。例如，当来自光发射器设备的光脉冲方向指向向下时，由于到目标的预期最大距离更短，所以每次发射的功率可能会降低。相反，由光发射器设备以高于参考平面的仰角发射的光脉冲可以具有相对更高的每次发射功率，以便提供足够的信噪比来充分地检测行进更长距离的脉冲。
在一些实施例中，可以针对每次发射以动态方式控制每次发射的功率/能量。在其他实施例中，可以针对几个脉冲(例如，10个光脉冲)的连续组来控制每次发射的功率/能量。也就是说，光脉冲序列的特性可以在每个脉冲(per-pulse)和/或每个几个脉冲(per-several-pulse)的基础上改变。
图4示出了根据示例实施例的感测***410。感测***410可以包括如参考图1所示和所述的***100的一些或全部元件。感测***410可以是光检测和测距(LIDAR)***。感测***包括容纳各种组件(诸如发送块420、接收块430、共享空间440和透镜450)的布置的壳体412。感测***410包括被配置成提供来自发送块420的发射光束452的组件的布置，该发射光束452被透镜450准直并作为准直光束454被发送到感测***410的环境中。此外，感测***410包括被配置为通过透镜450收集来自感测***410的环境中的一个或多个物体的反射的光456的组件的布置，用于朝向接收块430聚焦为聚焦的光458。反射的光456包括来自被感测***410的环境中的一个或多个物体反射的准直光束454的光。
发射光束452和聚焦光458可以穿过也包括在壳体410中的共享空间440。在一些实施例中，发射光束452沿着通过共享空间440的发送路径传播，以及聚焦光458沿着通过共享空间440的接收路径传播。
感测***410可以通过处理由接收块430接收的聚焦的光458来确定感测***410的环境中的一个或多个物体的方面(例如，位置、形状等)。例如，感测***410可以将发射光束452中包括的脉冲被发送块420发射的时间与聚焦的光458中包括的相应脉冲被接收块430接收的时间进行比较，并基于该比较来确定一个或多个物体和感测***410之间的距离。
感测***410中包括的壳体412可以提供用于安装感测***410中包括的各种组件的平台。壳体412可以由能够支撑包括在壳体412的内部空间中的感测***410的各种组件的任何材料形成。例如，壳体412可以由诸如塑料或金属的结构材料形成。
在一些示例中，壳体412可以包括配置成减少环境光和/或发射光束452从发送块420到接收块430的无意传输的光屏蔽。可以通过用阻挡来自环境的环境光的材料形成和/或涂覆壳体412的外表面来提供光屏蔽。此外，壳体412的内表面可以包括和/或涂覆有上述材料，以将发送块420与接收块430光学隔离，从而防止接收块430在发射光束452到达透镜450之前接收发射光束452。
在一些示例中，壳体412可以被配置用于电磁屏蔽以减少来自传感器***410的周围环境的电磁噪声(例如，射频(RF)噪声等)和/或发送块420和接收块430之间的电磁噪声。电磁屏蔽可以提高由发送块420发射的发射光束452的质量，并降低由接收块430接收和/或提供的信号中的噪声。电磁屏蔽可以通过用一种或多种材料形成和/或涂覆壳体412来实现，所述材料诸如金属、金属墨水、金属泡沫、碳泡沫或被配置成适当吸收或反射电磁辐射的任何其他材料。可用于电磁屏蔽的金属可包括例如铜或镍。
在一些示例中，壳体412可以被配置成具有大致圆柱形的形状，并且围绕感测***410的轴旋转。例如，壳体412可以具有直径大约为10厘米的大致圆柱形形状。在一些示例中，轴大致是垂直的。在一些示例中，通过旋转包括各种组件的壳体412，可以确定感测***410的环境的360度视图的三维地图，而无需频繁地重新校准感测***410的各种组件的布置。附加地或替代地，感测***410可以被配置成倾斜壳体412的旋转轴，以控制感测***410的视场。
尽管在图4中没有示出，但是感测***410可以可选地包括用于壳体412的安装结构。安装结构可以包括电机或用于围绕感测***410的轴旋转壳体412的其他装置。可替换地，安装结构可以包括在除感测***410之外的设备和/或***中。
在一些示例中，感测***410的各种组件，诸如发送块420、接收块430和透镜450，可以可移除地安装到壳体412的预定位置，以减少校准每个组件和/或包括在每个组件中的子组件的布置的负担。因此，壳体412充当感测***410的各种组件的平台，以提供感测***410的组装、维护、校准和制造的便利性。
发送块420包括可以被配置成经由出口孔426发射多个发射光束452的多个光源422。在一些示例中，多个发射光束452中的每一个对应于多个光源422中的一个。发送块420可以可选地包括沿着光源422和出口孔426之间的发射光束452的发送路径的反射镜424。
光源422可以包括激光二极管、发光二极管(LED)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管(PLED)、发光聚合物(LEP)、液晶显示器(LCD)、微机电***(MEMS)或被配置成选择性地发送、反射和/或发射光以提供多个发射光束452的任何其他设备。在一些示例中，光源422可以被配置成发射可以被包括在接收块430中的检测器432检测到的波长范围内的发射光束52。波长范围可以是例如电磁波谱的紫外、可见和/或红外部分。在一些示例中，波长范围可以是窄波长范围，诸如由激光器提供的。在一个示例中，波长范围包括大约905纳米的波长。另外，光源422可以被配置成以脉冲的形式发射发射光束452。在一些示例中，多个光源422可以设置在一个或多个基板(例如，印刷电路板(PCB)、柔性PCB等)上，并被布置成朝向出口孔426发射多个光束452。
在一些示例中，多个光源422可以被配置成发射发射光束452中包括的未准直光束。例如，由于多个光源422发射的未准直光束，发射光束452可以沿着发送路径在一个或多个方向上发散。在一些示例中，发射光束452在沿着发送路径的任何位置处的垂直和水平范围可以基于由多个光源422发射的未准直光束的发散程度。
沿着发射光束452的发送路径布置的出口孔426可以被配置为容纳在出口孔426处由多个光源422发射的多个光束452的垂直和水平范围。注意，为了描述方便，结合功能模块描述了图4所示的框图。然而，图4框图中的功能模块可以在其他位置物理实现。例如，虽然示出了出口孔426被包括在发送块420中，但是出口孔426可以被物理地包括在发送块420和共享空间440两者中。例如，发送块420和共享空间440可以由包括出口孔426的壁分隔开。在这种情况下，出口孔426可以对应于壁的透明部分。在一个示例中，透明部分可以是壁的洞或切除部分。在另一个示例中，壁可以由涂覆有不透明材料的透明基板(例如，玻璃)形成，并且出口孔426可以是未涂覆有不透明材料的基板的一部分。
在感测***410的一些示例中，可能希望最小化出口孔426的尺寸，同时容纳多个光束452的垂直和水平范围。例如，最小化出口孔426的尺寸可以改善以上在壳体412的功能中所描述的光源422的光屏蔽。附加地或替代地，分隔发送块420和共享空间440的壁可以沿着聚焦光458的接收路径布置，并且因此，出口孔426可以被最小化以允许聚焦光458的更大部分到达壁。例如，壁可以涂覆有反射材料(例如，共享空间440中的反射表面442)，并且接收路径可以包括通过反射材料将聚焦光458朝向接收块430反射。在这种情况下，最小化出口孔426的尺寸可以允许聚焦光458的更大部分从壁所涂覆的反射材料反射出去。
为了最小化出口孔426的尺寸，在一些示例中，可以通过部分地准直由光源422发射的未准直光束来减小发射光束452的发散，以最小化发射光束452的垂直和水平范围，并且从而最小化出口孔426的尺寸。例如，多个光源422中的每个光源可以包括布置在光源附近的圆柱形透镜。光源可以发射在第一方向上比在第二方向上发散更多的相应的未准直光束。圆柱形透镜可以在第一方向上预准直未准直的光束，以提供部分准直的光束，从而减少第一方向上的发散。在一些示例中，部分准直的光束在第一方向上的发散小于在第二方向上的发散。类似地，来自多个光源422中的其他光源的未准直光束可以在第一方向上具有减小的光束宽度，并且因此发射光束452由于部分准直光束而具有更小的发散。在该示例中，由于部分地准直光束452，出口孔426的垂直和水平范围中的至少一个可以减小。
附加地或替代地，为了最小化出口孔426的尺寸，在一些示例中，光源422可以沿着由发送块420限定的成形表面布置。在一些示例中，成形表面可以是刻面的和/或基本弯曲的。刻面和/或曲面可以被配置成使得发射光束452朝向出口孔426会聚，并且因此由于光源422沿着发送块420的刻面和/或曲面的布置，发射光束452在出口孔426处的垂直和水平范围可以被减小。
在一些示例中，发送块420的曲面可以包括沿着发射光束452的第一发散方向的曲率和沿着发射光束452的第二发散方向的曲率，使得多个光束452沿着发送路径朝着多个光源422前方的中心区域会聚。
为了便于光源422的这种弯曲布置，在一些示例中，光源422可以设置在沿着一个或多个方向具有曲率的柔性基板(例如，柔性PCB)上。例如，弯曲的柔性基板可以沿着发射光束452的第一发散方向和发射光束452的第二发散方向弯曲。附加地或替代地，为了便于光源422的这种弯曲布置，在一些示例中，光源422可以设置在一个或多个垂直定向的印刷电路板(PCB)的弯曲边缘上，使得PCB的弯曲边缘大致匹配第一方向(例如，PCB的垂直平面)的曲率。在该示例中，一个或多个PCB可以沿着与第二方向(例如，一个或多个PCB的水平平面)的曲率大致匹配的水平曲率安装在发送块420中。例如，发送块420可以包括四个PCB，每个PCB安装十六个光源，以便沿着发送块420的曲面提供64个光源。在这个示例中，64个光源以一种模式布置，使得发射光束452朝向发送块420的出口孔426会聚。
发送块420可以可选地包括沿着光源422和出口孔径426之间的发射光束452的发送路径的反射镜424。通过在发送块420中包括反射镜424，发射光束452的发送路径可以被折叠，以提供比发送路径未被折叠的另一发送块的尺寸更小的发送块420和感测***410的壳体412的尺寸。
接收块430包括可以被配置成经由入口孔436接收聚焦光458的多个检测器432。在一些示例中，多个检测器432中的每一个被配置和布置成接收聚焦光458的对应于由多个光源422中的相应光源发射并被感测***410的环境中的一个或多个物体反射的光束的一部分。接收块430可以可选地包括在具有惰性气体434的密封环境中的检测器432。
检测器432可以包括光电二极管、雪崩光电二极管、单光子雪崩二极管(SPAD)、光电晶体管、硅光电倍增器(SiPM)、相机、有源像素传感器(APS)、电荷耦合设备(CCD)、低温检测器或被配置成接收波长在发射光束452的波长范围内的聚焦光458的任何其他光传感器。
为了便于检测器432中的每一个接收来自多个光源422的相应光源的聚焦光58的部分，检测器432可以设置在一个或多个基板上并相应地布置。例如，光源422可以沿着发送块420的曲面布置。检测器432可以沿着接收块430的曲面布置。在一些实施例中，接收块430的曲面可以包括与发送块420相似或相同的曲面。因此，检测器432中的每一个可以被配置成接收最初由多个光源422中的相应光源发射的光。
为了提供接收块430的曲面，检测器432可以设置在类似于设置在发送块420中的光源422中的一个或多个基板上。例如，检测器432可以设置在柔性基板(例如，柔性PCB)上，并且沿着柔性基板的曲面布置，以各自接收源自于光源422的相应光源的聚焦光。在该示例中，柔性基板可以保持在两个夹持件之间，这两个夹持件具有与接收块430的曲面形状相对应的表面。因此，在该示例中，通过将柔性基板滑动到接收块430上并使用两个夹持件将其保持在正确的曲率，可以简化接收块430的组装。
沿着接收路径穿过的聚焦光458可以经由入口孔436被检测器432接收。在一些示例中，入口孔436可以包括过滤窗口，该过滤窗口使具有由多个光源422发射的波长范围内的波长的光通过，并衰减具有其他波长的光。在该示例中，检测器432接收大致上包括波长在波长范围内的光的聚焦光458。
在一些示例中，包括在接收块430中的多个检测器432可以包括例如在充满惰性气体434的密封环境中的雪崩光电二极管。惰性气体434可以包括例如氮气。
共享空间440包括发射光束452从发送块420到透镜450的发送路径，并且包括聚焦光458从透镜450到接收块430的接收路径。在一些示例中，发送路径在共享空间440中至少部分地与接收路径重叠。通过在共享空间440中包括发送路径和接收路径，可以提供关于感测***410的组装、制造和/或维护的尺寸、成本和/或复杂性的优点。
虽然出口孔426和入口孔436被示为分别是发送块420和接收块430的一部分，但是应当理解，这种孔可以被布置或放置在其他位置。在一些实施例中，出口孔426和入口孔436的功能和结构可以组合。例如，共享空间440可以包括共享的入口孔/出口孔。应当理解，将***410的光学部件布置在壳体412内的其他方式是可能的并且是可以想到的。
在一些示例中，共享空间40可以包括反射表面442。反射表面442可以沿着接收路径布置，并被配置成将聚焦光458朝向入口孔436反射并反射到检测器432上。反射表面442可以包括棱镜、反射镜或被配置成将聚焦光458朝向接收块430中的入口孔436反射的其他任何光学元件。在一些示例中，壁可以将共享空间440与发送块420分开。在这些示例中，壁可以包括透明基板(例如，玻璃)，并且反射表面442可以包括壁上的反射涂层，其中具有未涂覆部分用于出口孔426。
在包括反射表面442的实施例中，反射表面442可以通过类似于发送块420中的反射镜424折叠接收路径来减小共享空间440的尺寸。附加地或替代地，在一些示例中，反射表面442可以将聚焦光458导向接收块430，进一步为接收块430在壳体412中的放置提供灵活性。例如，改变反射表面442的倾斜可以导致聚焦光458被反射到壳体412的内部空间的各个部分，并且因此接收块430可以被放置在壳体412中的相应位置。附加地或替代地，在该示例中，可以通过改变反射表面442的倾斜来校准感测***10。
安装到壳体412的透镜450可以具有准直来自发送块420中的光源422的发射光束452、并将来自感测***410的环境中的一个或多个物体的反射光456聚焦到接收块430中的检测器432上的光功率。在一个示例中，透镜450具有大约120毫米的焦距。通过使用相同的透镜450来执行这两个功能，而不是用于准直的发送透镜和用于聚焦的接收透镜，可以提供关于尺寸、成本和/或复杂性的优点。在一些示例中，准直发射光束452以提供准直光束454允许确定准直光束454行进到感测***10的环境中的一个或多个物体的距离。
尽管如本文所述，透镜450被用作发送透镜和接收透镜，但是应当理解，分离的透镜和/或其他光学元件也被预期是在本公开的范围内。例如，透镜450可以代表沿着分离的光发送和接收路径的不同透镜或透镜组。
在示例场景中，沿着发送路径穿过的来自光源422的发射光束452，可以被透镜450准直，以向感测***410的环境提供准直光束454。准直光束454然后可以从感测***410的环境中的一个或多个物体反射，并作为反射光456返回到透镜450。透镜450然后可以将反射光456作为聚焦光458收集并聚焦到接收块30中包括的检测器432上。在一些示例中，可以通过比较发射光束452和聚焦光束58来确定感测***410的环境中的一个或多个物体的方面。这些方面可以包括例如一个或多个物体的距离、形状、颜色和/或材料。此外，在一些示例中，通过旋转壳体412，可以确定感测***410周围的三维地图。
在多个光源422沿着发送块420的曲面布置的一些示例中，透镜450可以被配置成具有对应于发送块420的曲面的焦面。例如，透镜450可以包括壳体412外部的非球面表面和壳体412内部面向共享空间440的环形表面。在这个示例中，透镜450的形状允许透镜450准直发射光束452和聚焦反射光456两者。另外，在该示例中，透镜450的形状允许透镜450具有对应于发送块420的曲面的焦面。在一些示例中，由透镜450提供的焦面大致匹配发送块420的弯曲形状。此外，在一些示例中，检测器432可以类似地布置在接收块430的弯曲形状中，以接收由透镜450提供的沿着弯曲焦面的聚焦光458。因此，在一些示例中，接收块430的曲面也可以与透镜450提供的弯曲焦面大致匹配。
图5A至图5D示出了涉及载具和一个或多个传感器***的各种感测场景的若干视图。图5A示出了根据示例实施例的在感测场景500中的载具300的侧视图。在这种场景下，传感器***302可以被配置成在最大仰角512和最小仰角514之间的仰角范围510内向载具300的环境发射光脉冲。在一些实施例中，传感器***302可以包括光源(例如，光纤激光器)，其被配置成在可调整的扫描区域内向载具300的环境中发射光。
附加地或替代地，传感器***302可以包括以非线性仰角分布布置的多个光发射器设备。也就是说，为了实现期望的垂直光束分辨率，传感器***302的多个光发射器设备可以被布置在包括相邻光束之间的不均匀仰角差异的光束仰角上。
在示例实施例中，可以以第一能量提供从传感器***302发射的具有低于阈值角度或平面(例如，对应于轴516的水平面)的仰角分量的光。在这种场景下，从传感器***302发射的具有高于阈值角度或平面的仰角分量的光可以以第二能量提供，该第二能量可以高于或低于第一能量。
作为另一个示例，传感器***304可以被配置成在仰角范围520内向载具300的环境发射光脉冲，仰角范围420可以被定义在最大仰角522和最小仰角524之间。在一些实施例中，传感器***304的一个或多个光发射器设备可以通过反射来自旋镜(例如，棱镜)的光来照亮载具300周围的环境。
在这样的示例性实施例中，控制器(例如，参考图1示出和描述的控制器150)可以确定光脉冲或连续光束的发射矢量的仰角分量，并基于所确定的仰角分量来动态调整发射的光的能量。
在示例实施例中，可以以第一能量(例如，1微焦耳)提供从传感器***304发射的、具有仰角分量低于阈值角或平面(例如，对应于轴526的水平面和/或参照图5C描述的“掠地(ground-skimming)”光束仰角594)的光。在这种情况下，从传感器***302发射的、具有高于阈值角度或平面的仰角分量的光可以以第二能量(例如，100纳焦耳)提供。应当理解，第一能量值和第二能量值可以高于或低于本文描述的值。
图5B示出了感测场景550中的载具300的后视图。如感测场景550中所示，传感器***302、308和310可以被配置成在具有最大仰角562和最小仰角564的仰角范围560上检测物体。类似地，传感器***308和310可以提供相应的仰角范围570a和570b，其可以由相应的最大仰角572a和572b以及相应的最小仰角574a和574b限定。
示例实施例可以包括当载具在世界各地移动时，基于载具周围的变化环境来调整发射的光脉冲的各个方面(例如脉冲能量)。具体而言，发射的光脉冲的方面可以基于但不限于以下而变化：起伏的道路(例如，在上坡或下坡行驶、绕弯道行驶等时的坡度变化)、道路上或邻近道路的物体(例如，行人、其他载具、建筑物等)、或其他静态或动态变化的环境状况或环境。
图5C示出了根据示例实施例的感测场景590。载具300可以与上坡道路表面591接触。在这种场景下，感兴趣的感测物体可以包括与同一道路表面591接触的其他载具(例如，山上迎面而来的载具)。可能会干扰载具行进路径的这种物体和/或其他载具，可能在道路表面591上方0至4米之间。这样，虽然传感器302可操作来感测最小光束仰角592至最大光束仰角593之间的物体，但是在一些实施例中，在最小光束仰角592和动态变化的“掠地”光束仰角594之间获得的数据可以在视图检测沿着起伏道路表面491的其他载具和物体方面被指定为更重要或者具有更高的优先级。“掠地”光束仰角594可以被动态地定义为对应于特定位置588的扫描角度，该特定位置488可以在道路上方的预定高度处并且距离载具300预定距离处。在示例实施例中，特定位置588可以离载具300大约60米，并且预定高度587可以在道路表面591上方大约4米。
在一些实施例中以及在一些条件下，本文描述的***和方法不需要总是扫描可能的光束仰角的整个范围(例如，最小光束仰角592和最大光束仰角593之间的整个角度范围之间的角度)。相反，光束扫描范围、扫描速率、扫描分辨率和光束能量(以及发射的光的其他特征)可以基于道路和/或载具300周围环境的其他部分的动态变化的依赖于偏航角的轮廓(contour)而变化。
例如，在一些场景下，根本不需要扫描“掠地”波束仰角594和最大波束仰角593之间的波束仰角。也就是说，对于给定的偏航角，不需要将光脉冲发射到可能预计不包括可能干扰载具300前进的物体的仰角范围内。附加地或替代地，光脉冲可以发射到那些角度范围，可以缩短，以更低的能量提供，和/或完全消除。
此外，对于发射到最小光束仰角592和“掠地”光束仰角594之间的角度的光脉冲，可以调整发射的光的某些方面，以努力增加将检测到地面上或接近地面的物体的可能性。例如，在一些场景下，可以增加每脉冲能量和/或连续波束能量，以便增加来自该角度范围内的物体的潜在返回信号。
在一些实施例中，本文描述的***和方法可以包括基于围绕载具延伸并且可以被定义为位于离载具300预定距离处(例如，60米、100米或200米远)和/或地面上方预定高度处的基本连续的线的轮廓线(例如，通过360度或多个偏航角)来调整从各种传感器***发射的光的发射能量。当载具300围绕其环境移动时，这种轮廓线可以被动态调整。轮廓线可以基于地形图或由载具300和/或其他载具获得的当前或先前点云信息来确定。在一些实施例中，轮廓线可以穿过地面上或上方的一个或多个特定位置，诸如图5C所示的位置588或图5D所示的位置589。
例如，考虑一种场景，其中轮廓线表示离在距离载具300 60米处的地面一米的预定高度。当载具300在离地面一米处没有物体的平坦地形上时，轮廓线可以由以载具为中心的具有60米半径的二维圆来表示。然而，当载具300在离地面一米处遇到丘陵地形和/或物体时，基于动态改变的地形特征和/或物体数据，轮廓线可以包括三维圆形、椭圆形或不规则形状。在一些实施例中，可以基于轮廓线的形状来动态调整发射的光的能量。
图5D示出了根据示例实施例的感测场景595。载具300可以与下坡道路表面599接触。如上参考图4E所述，传感器302的一些光束角度可以“优先于”其他光束角度。例如，“掠地”光束仰角598可以基于特定位置589(可以针对每个偏航角定义)动态改变，该特定位置589对应于离载具300的预定距离和地表面面周围的预定高度。“掠地”光束仰角598和最小光束仰角596之间的光束角仰角的范围可以优先于其他光束仰角(例如，“掠地”光束仰角598和最大光束仰角597之间的光束仰角)。
如上所述，在一些实施例中，光脉冲不需要发射到高于“掠地”光束仰角598的光束仰角中。附加地或替代地，发射到这种仰角范围内的光脉冲的每脉冲能量可以被减少或完全消除。基于例如地形图、点云信息或关于载具300的环境内的物体和/或地表面的其他知识，光脉冲向依赖于偏航角的光束角度范围的发送和接收之间的其他区别是可能的。在一些实施例中，点云信息可以由使用LIDAR***的载具(从更早在驾驶中的先前扫描和/或从载具沿着相同路线的先前驾驶的扫描)或使用LIDAR***的另一载具收集。另一辆车可以是普通车队的一部分，或者可以与不同的车队相关联。
III.示例方法
图6示出了根据示例实施例的方法600。应当理解，方法600可以包括比本文明确示出或以其他方式公开的步骤或块更少或更多的步骤或块。此外，方法600的相应步骤或块可以以任何顺序执行，并且每个步骤或块可以执行一次或多次。在一些实施例中，方法600的一些或所有块或步骤可以由如关于图1所示和所述的控制器150执行。
框602包括使光检测和测距(LIDAR)***的光源沿着发射矢量发射光。在一些实施例中，框602可以包括使光源发射多个光脉冲。在示例实施例中，多个光脉冲中的至少一个光脉冲的脉冲长度可以在10皮秒到10纳秒之间的范围内。应当理解，其他脉冲长度也是可能的和预期的。
框604包括根据扫描模式调整发射的光的发射矢量。例如，调整发射的光的发射矢量可以包括调整与发射的光相互作用的LIDAR***的机械镜。通过调整机械镜，发射的光的发射矢量可以相对于LIDAR***的外部环境而改变。附加地或替代地，调整发射矢量可以包括调整另一种类型的光学元件(例如，透镜、孔径等)。发射矢量可以根据扫描路径、期望的空间分辨率和/或感兴趣的区域以及其他可能性来调整。
框606包括确定发射矢量的仰角分量。如本文所述，确定仰角分量可以包括确定发射矢量在参考轴或参考平面(例如，水平面)上的矢量投影。附加地或替代地，确定仰角分量可以包括查询查找表，该查找表基于例如机械镜的当前位置、给定光源的安装位置、视场内预定扫描模式内的当前位置、载具的姿态(例如，载具的上坡或下坡角度)以及其他可能性来提供仰角分量。在这种场景下，查找表可以存储在存储器154中，如参考图1所示和所述。附加地或替代地，查找表可以存储在别处(例如，在云服务器或另一个位置)。
框608包括基于所确定的仰角分量来动态调整发射的光的能量。框608可以包括调整多个光脉冲中的至少一个光脉冲的脉冲能量。例如，至少一个光脉冲的脉冲能量可以在10纳焦耳和10微焦耳之间。在一些场景中，可以调整发射的光的能量，以便考虑到目标物体的范围的不同预测值。例如，从车载LIDAR发射的具有负仰角分量的光(例如，基本向下指向的光束)可以预期与地面或沿着地面的另一物体相互作用。这样，在这种仰角下提供的发射的光的能量不需要像其他仰角(诸如对应于“掠地”角的那些和具有到目标物体的更长预测范围的其他仰角)一样高。
在一些实施例中，动态调整发射的光的能量可以还基于激光安全标准。例如，激光安全标准可以包括美国国家激光安全使用标准(ANSI Z136.1-2014)或其他国际激光安全标准。例如，激光安全标准可以包括由国际电工委员会(IEC)建立的标准，诸如IEC 60825-1和/或IEC 60601-2-22，以及其他类似的标准。在某些情况下，激光安全标准可以包括在给定时间和给定波长下发射到特定区域的光能的推荐和/或所需阈值。这种激光安全标准可以特别地在IR-A(约800-1400纳米)和IR-B(约1400-3000纳米)波长范围内提供。然而，其他波长范围也是可能的和预期的。
附加地或替代地，动态调整发射的光的能量可以基于另一种类型的激光安全程序或标准，即使当前没有建立，诸如自动载具激光安全程序或标准。
通过设置最小或最大停留时间、剂量限制、每脉冲能量、机械回转率和其他限制，可将适用的激光安全标准结合到本文的***和方法中，以符合适用的激光安全标准。
此外，动态调整发射的光的能量可以基于光源的类别(例如，2类激光器、3B类激光器等)、一天中的时间、是否有行人、城市/农村地区、封闭/开放的道路、车速、载具密度、以及其他可能性。
附加地或替代地，在LIDAR***耦合到载具的一些实施例中，方法600可以包括还基于以下中的至少一个来动态调整发射的光的能量:点云数据、地图数据、图像数据、物体数据、回射器位置数据、一天中的时间、环境光状况、太阳位置、载具的姿态、载具的前进方向或载具的操作状况。
在一些实施例中，多个光脉冲的至少一部分的脉冲重复率可以在50千赫和1兆赫之间。其他脉冲重复率也是可能的和预期的。
在一些场景中，光源包括光纤激光器，其可操作以发射波长为905纳米或1550纳米的光。在这种场景下，动态调整发射的光的能量可以包括调整种子激光器操作参数或泵浦激光器操作参数中的至少一个。作为具体示例，对于发射波长为1550纳米的光的激光器，可以建立对应于大约40毫瓦的最大光功率的提供给7mm2的目标区域的5μJ的最大能量极限(例如，基于激光安全标准)。在这种场景中，可以控制光源，使得发射到环境中的光保持在最大能量极限以下。为了实现这一点，可以移动机械镜和/或旋转支架，使得发射的光不会停留在给定位置超过阈值时间。附加地或替代地，可以调整脉冲发生器电路或电源，使得光源朝向给定位置发射小于200nJ的905纳米的光。应当理解，其他场景、波长和最大能量限制是可能的和预期的。
附图中所示的特定布置不应被视为限制。应当理解，其他实施例可以包括给定附图中所示的每个元件中的更多个或更少个。此外，示出的元件中的一些可以被组合或省略。此外，说明性实施例可以包括附图中未示出的元件。
表示信息的处理的步骤或块可以对应于可以被配置成执行本文描述的方法或技术的特定逻辑功能的电路。替代地或附加地，表示信息的处理的步骤或块可以对应于模块、段、物理计算机(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))、或者程序代码的一部分(包括相关数据)。程序代码可以包括可由处理器运行的一个或多个指令，用于实现方法或技术中的特定逻辑功能或动作。程序代码和/或相关数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如包括磁盘、硬盘驱动器或其他存储介质的存储设备。
计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如短期存储数据的计算机可读介质，如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括更长时间段地存储程序代码和/或数据的非暂时性计算机可读介质。因此，计算机可读介质可以包括二级或永久长期存储，例如，像只读存储器(ROM)、光学盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其他易失性或非易失性存储***。例如，计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质，或者有形存储设备。
虽然已经公开了各种示例和实施例，但是其他示例和实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。所公开的各种示例和实施例是为了说明的目的，而不是为了进行限制，真正的范围由所附权利要求来指示。

Claims (20)

1.一种***，包括:
载具；
耦合到载具的光源，其中，所述光源被配置成朝向所述载具的环境发射至少一个光脉冲；和
控制器，可操作以:
确定所述至少一个光脉冲的发射矢量；
确定发射矢量的仰角分量；和
基于所确定的仰角分量动态调整至少一个后续光脉冲的每脉冲能量。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述光源被配置成以扫描模式发射光。
3.根据权利要求2所述的***，其中，所述控制器还可操作以根据所述扫描模式调整所述至少一个后续光脉冲的发射矢量。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述控制器可操作以还基于以下至少一个来动态调整所述至少一个后续光脉冲的每脉冲能量:点云数据、地图数据、图像数据、物体数据、回射器位置数据、一天中的时间、环境光状况、太阳位置、载具的姿态、载具的航向或载具的操作状况。
5.根据权利要求1所述的***，还包括光检测和测距LIDAR***，其中，所述光源是LIDAR***的元件。
6.根据权利要求1所述的***，其中，所述至少一个后续光脉冲包括多个光脉冲。
7.根据权利要求6所述的***，其中，所述多个光脉冲中的至少一个光脉冲的脉冲长度在10皮秒至10纳秒之间。
8.根据权利要求6所述的***，其中，所述控制器可操作以动态调整所述多个光脉冲中的至少一个光脉冲的每脉冲能量，其中，所述至少一个光脉冲的脉冲能量在10纳焦耳和10微焦耳之间。
9.根据权利要求6所述的***，其中，所述多个光脉冲的至少一部分的脉冲重复率在50千赫和1兆赫之间。
10.根据权利要求1所述的***，其中，所述光源包括光纤激光器，所述光纤激光器可操作以发射波长为905纳米或1550纳米的光脉冲。
11.根据权利要求10所述的***，其中，所述控制器可操作以通过调整种子激光器参数或泵浦激光器参数中的至少一个来动态调整所述至少一个后续光脉冲的每脉冲能量。
12.一种方法，包括:
确定光检测和测距LIDAR***的光源的发射矢量；
确定发射矢量的仰角分量；和
基于所确定的仰角分量，动态调整由光源发射的至少一个光脉冲的每脉冲能量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述LIDAR***耦合到载具，其中，动态调整所述至少一个光脉冲的每脉冲能量还基于以下至少一个:点云数据、地图数据、图像数据、物体数据、回射器位置数据、一天中的时间、环境光状况、太阳位置、载具的姿态、载具的航向或载具的操作状况。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括使所述光源发射多个光脉冲。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述多个光脉冲中的至少一个光脉冲的脉冲长度在10皮秒至10纳秒之间。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，动态调整所述至少一个光脉冲的每脉冲能量包括调整所述多个光脉冲中的至少一个光脉冲的脉冲能量，其中，所述至少一个光脉冲的脉冲能量在10纳焦耳和10微焦耳之间。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述多个光脉冲的至少一部分的脉冲重复率在50千赫和1兆赫之间。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述光源包括光纤激光器，所述光纤激光器可操作以发射波长为905纳米或1550纳米的光。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，动态调整所述至少一个光脉冲的每脉冲能量包括调整种子激光器操作参数或泵浦激光器操作参数中的至少一个。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，动态调整所述至少一个光脉冲的每脉冲能量还基于激光安全标准。
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